螺杆鑽具用鑽壓控制閥的製作方法
2023-06-01 12:56:16 3
螺杆鑽具用鑽壓控制閥的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種螺杆鑽具用鑽壓控制閥，鑽壓控制閥包括連接在馬達總成的定子上的閥體和連接在旁通閥的殼體上的閥芯，閥芯的前端設有頂壓頭，閥芯中設有液壓通道，閥芯的周壁上開設有分液口，閥芯的前端套裝有復位彈簧，在使用時，當鑽井液的排量達到一定值時，鑽井液的液壓會迫使旁通閥總成的旁通孔關閉，此時當井內砂面鬆軟時，鑽井液會通過鑽壓控制閥的閥芯中液壓通道流入馬達總成的轉子內中空通道，以使鑽井液可從鑽頭的水眼中噴出，將井內砂柱衝出，因此本實用新型可在砂面鬆軟時，通過控制鑽壓控制閥來實現液壓鑽進。
【專利說明】
螺杆鑽具用鑽壓控制閥
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於油田採油裝置【技術領域】，具體涉及一種螺杆鑽具用鑽壓控制閥。
【背景技術】
[0002]目前，在油田機械採油過程中，由於油井開採強度大，地層出砂日益嚴重，所以機械採油往往會導致砂埋油層而造成油井減產、停產。為了恢復正常生產，需用螺杆鑽進行鑽衝砂，而現有螺杆鑽具主要是由旁通閥、馬達總成、萬向軸總成和傳動軸總成等四大總成組成，馬達總成中定子的徑向斷面為橢圓形的內螺旋，轉子的徑向斷面為凸輪形的外螺旋，這種結構的螺杆鑽具在鑽衝砂時處於空載狀態，排量小、轉速高，加劇了馬達總成中定子的橡膠套和轉子間的摩擦，而且摩擦引起的高溫加快了定子的橡膠套老化速度，容易發生井下事故。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種螺杆鑽具用鑽壓控制閥，旨在解決現有技術中螺旋鑽具在遇到質地鬆軟的砂面時高速空轉而造成的老化速度加劇的問題。
[0004]為了實現以上目的，本實用新型中螺杆鑽具用鑽壓控制閥的技術方案如下:
[0005]螺杆鑽具用鑽壓控制閥，包括用於連接在馬達總成的定子上的閥體和用於連接在旁通閥的殼體上的閥芯，閥芯的前端設有用於控制馬達總成的轉子前端的進液口開關的頂壓頭，並在閥芯中設有後埠用於連通旁通閥總成的出口、前埠封閉的液壓通道，閥芯的周壁上開設有與液壓通道連通、以用於在頂壓頭讓開轉子的進液口時將閥芯的液壓通道和轉子的進液口連通的分液口，閥芯的前端套裝有用於頂推閥芯而阻止頂壓頭封堵轉子的進液口的復位彈簧。
[0006]閥芯包括前後導向裝配在閥體中的伸縮管和固定在伸縮管前端的頂杆，頂壓頭為頂杆的前端頭。
[0007]閥芯的外周上固定有擋止在復位彈簧後端的並帽，並帽處於分流口之後。
[0008]閥體和閥芯上對應設有前後導向配合的導向鍵和導向槽，導向鍵和導向槽分別處於閥芯外周上凸設的環形凸肩和閥體內壁面上凸設的環形臺階上。
[0009]閥體和閥芯之間設有用於阻止鑽井液從旁通閥流入導向槽的第二密封圈，第二密封圈處於導向槽之後。
[0010]閥體和閥芯之間裝配有用於阻止鑽井液從鑽壓控制閥前端導流至導向槽中的第一密封圈，第一密封圈處於導向槽之前。
[0011]閥芯的後端設有朝前的擋止肩部，閥體上設有擋止在擋止肩部之前的擋止臺階。
[0012]本實用新型中鑽壓控制閥包括連接在馬達總成的定子上的閥體和連接在旁通閥的殼體上的閥芯，閥芯的前端設有頂壓頭，閥芯中設有液壓通道，閥芯的周壁上開設有分液口，閥芯的前端套裝有復位彈簧，在使用時，當鑽井液的排量達到一定值時，鑽井液的液壓會迫使旁通閥總成的旁通孔關閉，此時當井內砂面鬆軟時，鑽井液會通過鑽壓控制閥的閥芯中液壓通道流入馬達總成的轉子內中空通道，以使鑽井液可從鑽頭的水眼中噴出，將井內砂柱衝出；當井內砂面較為堅固且能承受一定負荷時，下方鑽壓控制閥的閥芯，在鑽壓的作用下閥芯將壓縮復位彈簧，以使閥芯的頂壓頭頂壓馬達總成的轉子後端，轉子的進液口關閉，鑽井液將從鑽壓控制閥中流入馬達總成中由轉子和定子組成的許多連續互不相通的密封腔中，通過馬達總成將鑽井液的液壓能轉換為機械能，為鑽頭的鑽進提供動力，因此與現有技術中螺杆鑽具的鑽頭單純依靠鑽頭的旋轉來實現鑽進的方式相比，本實用新型可在砂面鬆軟時，通過控制鑽壓控制閥來實現液壓鑽進，即通過從鑽頭的水眼中噴出鑽井液來實現鑽進，而且鑽壓控制閥可實現兩種鑽進狀態的轉換，保證了在複雜的複合型堆積物上進行鑽進時，鑽進狀態不斷變化的情況，從而在保證螺杆鑽具正常鑽進的情況下，延長了螺杆鑽具正常的使用壽命，減少了施工風險。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型一種實施例的結構示意圖；
[0014]圖2是使用圖1中鑽壓控制閥的螺杆鑽具的結構示意圖；
[0015]圖3是圖2中A處的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0016]本實用新型中螺杆鑽具用鑽壓控制閥的實施例:如圖1至圖3所示，該鑽壓控制閥包括螺紋連接在旁通閥總成I的殼體後端的閥芯和螺紋連接在馬達總成3的定子15前端的閥體6，閥芯由前後導向裝配在閥體6中的伸縮管7和螺紋連接在伸縮管7前端的頂杆8構成，頂杆8的後端開設有後端開口、前端封閉的頂杆8盲孔，頂杆8盲孔的後端與伸縮管7的內孔連通而形成閥芯的液壓通道，並在頂杆8的周壁上開設有與頂杆8盲孔連通的分流口，頂杆8的前端頭為與馬達總成3的後端設置的開關閥配合的頂壓頭。伸縮管7的前端外周上螺紋固連有環形的並帽11，並帽11的前端頂裝有套裝在頂杆8外周上的復位彈簧10。
[0017]伸縮管7的後端螺紋連接在旁通閥總成I的殼體外周上，且伸縮管7的後端比前端粗大。伸縮管7的外周上設有從後向前依次布置的第一臺階和第二臺階，第一臺階處於朝前的擋止肩部上，第一臺階和第二臺階之間的圓柱形周面為與閥體6的內壁面配合的導向周面段，該導向周面段的前端卡裝有與閥體6的外周面密封配合的第二密封圈14。伸縮管7的外周上設有間隔設置在第二臺階之前的環形凸肩，環形凸肩上設有導向鍵13，該導向鍵13在伸縮管7的周向上間隔均布而形成花鍵結構。伸縮管7的內孔從後向前依次分為擴孔段、錐孔段和直孔段，其中擴孔段與旁通閥總成I的出口連通，直孔段與頂杆8盲孔的後埠連通，錐孔段過渡連接在擴孔段和直孔段之間。
[0018]頂杆8的外周面從後向前依次分為螺紋段、第一柱面段、錐面段和第二柱面段，其中螺紋段螺紋連接在伸縮管7的前端中，第一柱面段和伸縮管7的前端外周面等徑，錐面段過渡連接在第一柱面段和第二柱面段之間，第二柱面段比第一柱面段細以便於伸入馬達總成3的後端。頂杆8的前端面為球面。分流口處於頂杆8的第一柱面段靠前部分上，分流口有兩圈，同圈中各分流口在第一柱面段周向間隔均布，兩圈中各個分流口前後相對布置。
[0019]閥體6為前後延伸的套體，閥體6的內壁面上於中部位置處設有環形臺階，環形臺階的內壁面上開設有與導向鍵13前後導向配合的導向槽，導向槽在環形臺階的內壁面上沿周向間隔均布而形成花鍵槽。閥體6的前端螺紋連接在馬達總成3的定子15後端中。
[0020]並帽11螺紋連接在伸縮管7的前端於導向鍵13之前的位置處，並帽11的後端靠緊在環形凸肩的前端面上。並帽11的後端外周面上凸設有環形的密封凸肩，密封凸肩的外周面上卡裝有與閥體6的內壁面密封配合的第一密封圈12。並帽11的前端面擋止在復位彈黃10的後端上。
[0021]使用該鑽壓控制閥2的螺杆鑽具為一種轉速可控的螺杆鑽具，其包括從後向前依次設置的旁通閥總成1、鑽壓控制閥2、馬達總成3、萬向軸總成4和傳動軸總成5，其中旁通閥總成1、馬達總成3的主體部分、萬向軸總成4和傳動軸總成5的結構均為現有技術，馬達總成3的定子15內壁面上凸設有處於後端的環形擋沿，該環形擋沿擋止在復位彈簧10的前端面上，以使復位彈簧10頂裝在馬達總成3的定子15和鑽壓控制閥2的閥芯之間。
[0022]馬達總成3的轉子16後端設有處於進液口和頂壓頭之間的開關閥，開關閥包括一體同軸設置在進液口之後的導套17和前後導向密封裝配在導套17中的壓蓋18。導套17的後端周壁上開設有在會走向間隔均布的導流孔，導套17的後端內壁上卡裝有擋止在壓蓋18之後的擋圈，導套17的前埠比進液口的開度大，在導套17的前端形成朝後的環形的臺階面，在該臺階面上裝配有與進液口等徑的彈簧座，彈簧座和壓蓋18之間頂裝有頂壓彈簧19。壓蓋18為前端開口、後端封閉的套體，壓蓋18的中部周壁上開設有與導流孔對應的節流孔，節流孔也對應在壓蓋18的周向上間隔均布；壓蓋18的外周上於節流孔之前和之後分別凸設有環形的壓蓋18凸肩，兩壓蓋18凸肩中分別卡裝有與導套17的內壁面密封配合的第三密封圈，該第三密封圈在壓蓋18上於節流孔前後方位置處均形成密封結構，壓蓋18的外周面、導套17的內壁面和兩壓蓋18凸肩圍成連通導流孔和節流孔的環形的節流腔，壓蓋18在導套17內的導向移動行程上具有使導流孔與進液口連通的打開位、封堵在導流孔和進液口之間而使進液口被封閉的關閉位。
[0023]本實施例中螺杆鑽具在進行工作時，當鑽井液的排量達到一定值時液壓使旁通閥總成I內的閥芯向下移動，此時旁通孔關閉，當井內砂面鬆軟時，鑽井液通過鑽壓控制閥2的液壓通道，馬達總成3內的中空轉子16與傳動軸總成5的內孔經鑽頭水眼噴出，將井內砂柱衝出。當井內砂面較為堅固能承受一定負荷時，下放管柱鑽壓控制閥2內的伸縮管7，在鑽壓作用下壓縮復位彈簧10，帶動頂杆8下移而頂壓開關閥中壓蓋18下降，壓蓋18上的節流孔與導套17上的導流孔前後錯開，且壓蓋18將阻擋在導流孔和進液口之間，關閉轉子16的中空通道，鑽井液進入馬達總成3中的由轉子16與定子15組成的許多連續互不相通的密封腔，鑽井液的液能轉變為機械能，在轉子16的螺旋曲面上形成轉動力矩，迫使轉子16在定子15內作行星運動，由萬向軸總成4將轉子16的行星運動轉變為傳動軸總成5的定軸運動，並通過傳動軸總成5的主軸將馬達產生的扭矩和轉速傳遞給鑽頭，使井下鑽頭獲取一定轉速和扭矩，從而實現旋轉鑽衝功能。
[0024]在上述實施例中，頂壓頭通過開關閥門來控制轉子的進液口開關，在其他實施例中，該開關閥門也可以去除掉，以通過頂壓頭封堵和讓開進液口來對應控制進液口的關閉和打開。
[0025]在上述實施例中，復位彈簧的後端頂裝在並帽上，在其他實施例中，該並帽也可以用閥芯上凸設的凸肩、安裝的擋圈等止脫結構替換。
[0026]在上述實施例中，頂杆螺紋連接在伸縮管上，在其他實施例中，頂杆也可以通過螺釘連接、焊接、一體設置等方式設置在伸縮管上。
[0027]在上述是私立中，復位彈簧頂裝在鑽壓控制閥的閥芯和馬達總成的定子之間，在其他實施例中，復位彈簧也可以頂裝在鑽壓控制閥的閥芯和閥體之間。
【權利要求】
1.螺杆鑽具用鑽壓控制閥，其特徵在於，包括用於連接在馬達總成的定子上的閥體和用於連接在旁通閥的殼體上的閥芯，閥芯的前端設有用於控制馬達總成的轉子前端的進液口開關的頂壓頭，並在閥芯中設有後埠用於連通旁通閥總成的出口、前埠封閉的液壓通道，閥芯的周壁上開設有與液壓通道連通、以用於在頂壓頭讓開轉子的進液口時將閥芯的液壓通道和轉子的進液口連通的分液口，閥芯的前端套裝有用於頂推閥芯而阻止頂壓頭封堵轉子的進液口的復位彈簧。
2.根據權利要求1所述的螺杆鑽具用鑽壓控制閥，其特徵在於，閥芯包括前後導向裝配在閥體中的伸縮管和固定在伸縮管前端的頂杆，頂壓頭為頂杆的前端頭。
3.根據權利要求1所述的螺杆鑽具用鑽壓控制閥，其特徵在於，閥芯的外周上固定有擋止在復位彈簧後端的並帽，並帽處於分流口之後。
4.根據權利要求1或2或3所述的螺杆鑽具用鑽壓控制閥，其特徵在於，閥體和閥芯上對應設有前後導向配合的導向鍵和導向槽，導向鍵和導向槽分別處於閥芯外周上凸設的環形凸肩和閥體內壁面上凸設的環形臺階上。
5.根據權利要求4所述的螺杆鑽具用鑽壓控制閥，其特徵在於，閥體和閥芯之間設有用於阻止鑽井液從旁通閥流入導向槽的第二密封圈，第二密封圈處於導向槽之後。
6.根據權利要求4所述的螺杆鑽具用鑽壓控制閥，其特徵在於，閥體和閥芯之間裝配有用於阻止鑽井液從鑽壓控制閥前端導流至導向槽中的第一密封圈，第一密封圈處於導向槽之前。
7.根據權利要求1或2或3所述的螺杆鑽具用鑽壓控制閥，其特徵在於，閥芯的後端設有朝前的擋止肩部，閥體上設有擋止在擋止肩部之前的擋止臺階。
【文檔編號】E21B21/10GK204098827SQ201420451414
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】郭亮, 郭長建, 劉建立, 劉傑, 牛忠傑, 趙錦波 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司河南油田分公司第一採油廠